Устройство управления положением рабочего органа землеройно- транспортной машины

Устройство управления положением рабочего органа землеройно- транспортной машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 02 F 9/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 0ТКРЬГГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4652309/03 (22). 21.02.89 (46) 07.05.91. Бюл. У 17 (71) Московское научно-производственное объединение по строительному и дорожному машиностроению (72) С.В.Борисов, М.А.Ватуев, Л.С.Каминский, В.А.Левандовский, В.А.Романцов и В.Е.Руфов (53) 621.878.2 (088.8) (56) Колышев В.И., Марышев Б.С., Рихтер В.А. и др. Основы автоматизации в дорожном строительстве. — М.:

Транспорт, 1987.

Grad-Line Corporation. Проспект фирмы (Те1ех: 32-8878, Washington

98072.USA) — S 276 Slope Control.

0peration and Service Manual (0400-.

237), 1985, р. 1-19, п.1.3 (Slope

Sensor). (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ. ПОЛОНЕНИЕМ

РАБОЧЕГО ОРГАНА ЗЕМЛЕРОЙНО-ТРАНСПОРТНОЙ МА!ПИНЫ (57) Изобретение относится к автоматизации эемлеройно-транспортных и дорожных машин. Цель — увеличение точности управления положением рабо„SU„„1647091 А 1

2 чего органа (PO) путем повышения помехозащищенности. Устр-во содержит акселерометры (А) 1 и 2, усилительно"преобразовательный блок 7, регулируемые усилители 3 н 4, задатчик

6 угла наклона, блок 5 вычисления стабилизированного угла наклона и исполнительный механизм 8. Блок 5 состоит из делителей, тангенциального преобразователя, умножителя,сумматора и арксинусного преобразователя..Сигналы с А 1 и 2 через усилители 3 и 4 поступают на входы блока 5, куда поступает сигнал с задатчика

6. Усилители 3 и 4 умножают сигналы с А 1 и 2 на регулируемые коэффициен- а ты и смещают их статические х-ки путем суммирования этих сигналов с необходимым постоянным напряжением до обеспечения индентичности х-кам

А 1 и 2. В блоке 5 сигналы А 1 и 2 трансформируются в напряжение,про- 2 порциональное углу наклона PO машины в продольной и поперечной плоскостях.

С выхода блока 5 сигнал поступает через блок 7 на исполнительный механизм 8, изменяющий положение РО! 4 Ь

3 ил.

1647091

Изобретение относится к системам автоматизации эемлеройно-транспортных и дорожных машин, в частности к устройствам управления положением ра5 бочих о ргано в .

Целью изобретения является увели. чение точности путем повышения помехозащищенности (невозмущаемости ускорениями). !О

На фиг.! представлена функциональная схема устройства управления положением рабочего органа эемлеройнотранспортной машины; на фиг.2 — схема блока вычисления стабилизированно- !5

ro угла наклона; на фиг.3 — пространственная ориентация маятниковых акселерометров.

Устройство управления положением рабочего органа ЗТИ включает первый 20

1 и второй 2 идентичные маятниковые акселерометры, закрепленные на рабочем органе и соединенные соответственно с первым 3 и вторым 4 регулируемыми усилителями, которые осуще- 25 ствляют умножение сигналов с акселерометров на регулируемые коэффициенты и смещение их статических характеристик путем суммирования этих сигналов с необходимым постоянным 30 напряжением до обеспечения идентичности характеристик акселерометров.

Усилитель 3 подключен к первому входу блока 5 вычисления стабилизированного угла наклона, а усилитель 4— к второму входу блока 5, к третьему входу которого подключен задатчик 6 . угла между осями чувствительности ак.— селерометров -1 и 2. Выход блока 5 подключен через усилительно-преобра- 40 зовательный блок 7 к исполнительному механизму 8, имеющему возможность изменять угловое положение рабочего органа., Блок 5 вычисления стабилизированного угла наклона. содержит пер- !5 вый делитель 9, соединенный одним выходом с первым входом второго делителя 10 а другим выходом — через тангенсальный преобразователь 11 с первым входом умножителя 12, к второ- !( му входу которого подключен выход второго делителя 10, сумматор 13 соединен с третьим входом умножителя

12, выход которого подключен к арксинусному преобразователю 14, выход которого является выходом блока 5, при этом первый вход сумматора 13 и второй вход второго делителя 10 обьединены и являются первым входом блоU! = К g sin(g/2 + ("э) +

+ UtI(t) cos((!(,/2 + p) I (2) К g sin(g/2 — f3) !

1!!() cos(g/2 — P) где U>(t) — сигнал от помехи (горизонтального ускорения а,, зависящий от времени

В соотношениях (2) полезный сигнал от ускорения а = + g sin(9/2 + (3), несущий информацию об угле наклона /Ь транспортного средства относительно гравитационной вертикали !7, содерка 5, и второй вход сумматора 13 и второй вход второго делителя 10 объединены и являются вторым входом бло- ( ка 5, первым входом которого является вход первого делителя.

Устройство работает следующим образом.

При нахождении рабочего органа

ЗТИ в горизонтальном положении оси

15 и 16 чувствительности акселерометров 1 и 2 ориентированы в пространстве под заданным углом О друг к другу так, что перпендикуляры,опущенные от акселерометров 1, 2 к их осям чувствительности 15 и 16, пересекаются в некоторой точке А под одинаковым углом ф„/2 к гравитационной вертикали 17 (фиг.3). Так как статические характеристики акселерометров 1 и 2 одинаковы и центральносимметричны, то в этом случае выходные напряжения U< и 1! акселерометров 1 и 2

0 о противоположны по знаку, но равны по . 3 модулю некоторому напряжению !1,определяемому из соотношения: (U, (= — (tP<(- и, - к.g sû, (1) где K — крутизна статической ха-. рактеристики (чувствительность) акселерометров 1 и 2;

g = 9,81 и/с — ускорение сво2 бодного падения.

Если при движении ЗТИ (т.е ° в слу. чае воздействия продольной помехи) необходимо стабилизировать угол наклона рабочего органа машины на уровне, равном заданному углу 8, иэ выхода акселерометров и 2 имеются соответственно напряжения U! и U2, определяемые иэ зависимостей

1 6 намической погрешности устройства и предельных горизонтальных ускорений от помехи а . Последние зависят

П от марки машины и максимально возможной скорости ее передвижения.

После делителя 9 сигнал, несущий информацию об уменьшенном в два раза угле ф,, поступает на входы делителя 10 акселерометров 1 и 2, в который предварительно из усилителей 3 и 4передана информация о характере статических характеристик акселерометров 1 и 2, и тангенсного преобразователя 11, на выходе которых имеются напряжения, пропорциональные соответственно tg(0C/2) и 1/Us, поступающие на первый и второй входы умножителя 12 и используемые в дальнейшем в виде масштабирующего множителя

tg(06)2)

2.q (9) М

35 (к)орму

Ui+ Uz (= arcsin (-- — — — i tg(L/2)). (6) (/о (7) 50 (8) где — порог чувствительности ак- 55 селерометра.

Величина угла g устанавливается перед началом планировки земляного полотна ЗТ:-(, исходя из известных диР К„(U, + u ), (IО) 5 .!64709 жится в первых слагаемых каждой формулы.

На выходе сумматора 13 при условии одинаковости амплитудно-частот5 ных характеристик акселерометров 1 и 2 по каналам помехи и полезного сигнала имеется напряжение

Ui + U2 = К. g (в{п(М/2 + (Ь ) — 10

- sin(oC/2 — /3 )J +

+ U„(t) (сов(К/2 + )U )

cos(0f/2 — ())) 2 К U ..cos{{{/2)

15 х sing — 2 U< (t) sin(K/2) sinj3. (3) Из соотношения (3) определяется динамическая погрешность устройства

"о ")/"пс(") (4)

= a„/g ° tg(M/2), 25 где U><(t) — напряжение на выходе акселерометров l и 2 от полезного сигнала.

Из формулы (3) при условии ма30 лости 3 с учетом зависимости (1) следует

U< + Uz

sin P = — — — — — — itg(oC/2). (5) !!о

На выходе ярк синусного преобразователя 7 присутствует сигнал,пропорциональный стабилизируемому углу наклона /3 ЭТИ, определяемому из (5) по ле

Исходя из заданных динамической погрешности устройства и горизонтальных ускорений от помехи с помощью задатчика 6, выставляют угол между осями чувствительности первого и второго акселерометров из интервала

2 /()1(/(2 arctg j (%. g/a„g при g = 2arctg(tg/a ), 2 (М(,>

14 и цепи обратной связи сигналы ак селерометров 1 и 2 трансформируются (в напряжение, пропорциональное углу наклона Р рабочего органа ЗТМ в продольной и поперечной плоскостях,поступающее через усилительно-преобразовательный блок 7 на исполнительный механизм 8, изменяющий положение рабочего органа ЗТИ. При этом устройство обладает высокой помехозащищенностью (невоэмущаемостью от горизонтальных ускорений), так как действие инерционных сил компенсируется в сумматоре 13.

Как следует из выражений (4) и (7), угол М, не может быть меньше удвоенного порога чувствительности акселерометров 1 и 2 к измеряемому углу наклона (в силу их первоначального симметричного пространственного расположения) и больше, чем угол так как в противном случае при функционировании устройства его динамическая ошибка превышает заданную .

При этом динамический диапазон фиксируемых углов наклона ЭТИ Р не превышает (, так как иначе не происходит компенсации помехового сигнала.

Для малых углов Р (пределах

+ 9X уклона) выражение (б) существен

ыо упрощается

1647091 что позволяет исключить из схемы арксинусный преобразователь 14.

Ф о р м у л а и з о б p e т е н и я

Устройство управления положением рабочего органа землеройно-транспортной машины, включающее акселеро метр и усилительно-преобразовательtный блок, соединенный с рабочим ор-. ганом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности путем повышения помехоустойчивости,оно снабжено вторым акселерометром,двумя регулируемыми усилителями, задатчиком угла между осями акселерометров и блоком вычисления ° стабилизированного угла наклона, содержащего сумматор., два делителя, умножитель,тангенсный и арксинусный преобразователь, причем первый выход первого делителя соединен с первым входом второго делителя, второй выход первого делителя через тангенсный преобразователь подключен к первому 25 входу умножителя, к второму входу которого подсоединен выход второго делителя, а к третьему входу — выход сумматора, выход умножителя соединен с входом арксинусного преобразователя, выход которого является выходом блока вычисления стабилизированного угла наклона и соединен с входом усилительно-преобразовательноro блока, первый вход сумматора и второй вход второго делителя объединены и являются первым входом блока вычисления стабилизированного угла, второй вход сумматора и второй вход второго делителя также объединены и являются вторым входом блока вычисления стабилизированного угла наклона, вход первого делителя является третьим входом блока вычисления стабилизированного угла наклона, выходы первого и второго акселерометров через соответствующие регулируемые усилители соединены соответственно с первым и вторым входами блока вычисления стабилизированного угла наклона, а выход задатчика .угла — с третьим входом блока вычисления стабилизирован-. ного угла наклона., 164 7Î91

f6

Составитель О.Капканец

Редактор Н.Рогулич Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Патай

Заказ 1382 Тираж 398 Подписное

ВНИКПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101